甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应I和II,用CH4和H2O为原料来制备甲醇:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2 (g)……I CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……II。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。
① 已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为____________________。
② 图中的P1_________P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为__________ 。
③ A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。
① 该反应的△H < 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
② 为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中,请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。
① 已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为____________________。
② 图中的P1_________P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为__________ 。
③ A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。
① 该反应的△H < 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
② 为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中,请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。
实验编号 |
T(℃) |
N(CO)/n(H2) |
P(Mpa) |
i |
150 |
1/3 |
0.1 |
ii |
_____ |
______ |
5 |
iii |
350 |
______ |
5 |
(3)治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)=1:2的混合气体,发生上述反应。下列图象正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是 (选填字母)。
答案:(1)① 0.003mol/(L·min) ② <;2.25×10 - 4 ③ KA<KB=KC;
(2)① BD
②
实验编号 | T(℃) | N(CO)/n(H2) | P(Mpa) |
i | 150 | 1/3 | 0.1 |
ii | 150 | 1/3 | 5 |
iii | 350 | 1/3 | 5 |
(3) c d